(57)【要約】【課題】複数の接合箇所を接合する際に、被接合物どうしを均一に密着固定するとともに、押圧部材の構造をコンパクトにすることによって、被接合物の形状や寸法が限定されることのない接合装置を提供する。【解決手段】接合装置は、被接合物が載置されるテーブルに被接合物を押圧可能な押圧部材４０を備える。押圧部材４０は、ベースプレート４１と、ベースプレート４１における複数の接合箇所に対応する位置に固定され、被接合物の接合時に該被接合物に当接する複数の押さえ部材４３と、ベースプレート４１と押さえ部材４３との間に間隙４３４を形成するようにベースプレート４１と押さえ部材４３との間に介在するスペーサ部材４２とを含む。押さえ部材４３は、被接合物を押圧する際の荷重に対して弾性変形する弾性体を含む。【選択図】図２
2010000523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被接合物どうしを押圧固定しながら複数の接合箇所を接合する接合装置であって、
被接合物が載置されるテーブルと、
前記複数の接合箇所に対応する位置に開口部を有し、前記テーブルに前記被接合物を押圧可能な押圧部材とを備え、
前記押圧部材は、
ベースプレートと、
前記ベースプレートにおける前記複数の接合箇所に対応する位置に固定され、前記被接合物の接合時に該被接合物に当接する複数の押さえ部材と、
前記ベースプレートと前記押さえ部材との間に間隙を形成するように前記ベースプレートと前記押さえ部材との間に介在するスペーサ部材とを含み、
前記押さえ部材は、前記被接合物を押圧する際の荷重に対して弾性変形する弾性体を含む、接合装置。
【請求項２】
レーザ光源をさらに備え、
前記押圧部材の前記開口部を通過した前記レーザ光源からのレーザ光を用いて前記被接合物の接合を行なう、請求項１に記載の接合装置。
【請求項３】
前記レーザ光は、前記被接合物における接合部に対して斜め方向から入射する、請求項２に記載の接合装置。
【請求項４】
前記押さえ部材は、前記レーザ光を透過する性質を有する、請求項２または請求項３のいずれかに記載の接合装置。
【請求項５】
前記ベースプレートと前記スペーサ部材とを一体で形成した、請求項１から請求項４のいずれかに記載の接合装置。
【請求項６】
前記ベースプレートは、前記被接合物を押圧する際の荷重に対して非変形状態を維持可能な剛性を有する、請求項１から請求項５のいずれかに記載の接合装置。
【請求項７】
前記押さえ部材は、フランジ部と、該フランジ部から前記被接合物側に突出する筒状部とを有し、
前記フランジ部を前記スペーサ部材を介して前記ベースプレートに固定する固定部材をさらに備えた、請求項１から請求項６のいずれかに記載の接合装置。
【請求項８】
前記押さえ部材は、開口を有するキャップ状部材であり、
前記キャップ状部材の頂上の一部を前記スペーサ部材を介して前記ベースプレートに固定する固定部材をさらに備えた、請求項１から請求項６のいずれかに記載の接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合装置に関し、特に、被接合物どうしを押圧固定しながら接合する接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被接合物どうしを接合する接合技術として、接合物どうしを押圧固定しながら加熱源であるレーザ光を照射することによって接合（ロウ付け、半田付け、溶接、溶着など）する技術が従来から知られている。
【０００３】
このようなレーザ接合で重要な点は、被接合物どうし、またはロウ材と被ロウ付け材どうしを密着固定してレーザ照射することである。被接合物を密着固定するための治具を具備した接合装置または接合方法が、従来から数多く提案されている。たとえば、特許第２５５４９９４号公報（特許文献１）、特開平７−３３５６９７号公報（特許文献２）、特開平５−３０５４７０号公報（特許文献３）、特開２００４−１３４６５４号公報（特許文献４）などに記載のものである。
【０００４】
単一箇所を接合する場合の例として、特許文献１に記載のような貫通穴が形成された治具、またはレーザ光透過板により被接合物を押圧固定し、レーザ接合する方法が提案されている。
【０００５】
また、複数個所を一括して接合する場合の例として、特許文献２〜４では、板バネやスプリングバネによって複数の接合箇所を一括して押圧固定し、レーザ接合する方法が提案されている。
【０００６】
ところで、レーザを用いて複数個所を一括して接合する方法は、
ｉ）レーザビームをスキャンする方法
ｉｉ）接合物を載置したステージをスキャンする方法
の２通りに大別される。
【０００７】
さらにレーザビームをスキャンする方法としては、
ｉａ）レンズ系全体をスライドガイドなどの機械的手段によってスキャンする方法、
ｉｂ）スキャナミラーとｆθレンズとの組合せなどによる光学的手段によってスキャンする方法
などが工業的に用いられ、接合対象物の形状や寸法、接合点数と処理時間などによって使い分けがなされている。
【０００８】
上記ｉｂ）の光学手段によるスキャン方法の一例として、ガルバノスキャナミラーとｆθレンズとの組合せによる光学手段が工業的に広く用いられている。この方法は、たとえば３００ｍｍ角程度の限られた領域内でレーザビームをスキャン照射、あるいはステップ・アンド・リピートによる繰返しスポット照射する方法として、スループットが高く、極めて有効な方法である。しかしながら、この方法によって一括照射領域を拡大するには、ｆθレンズ系も大きくする必要があり、一括照射領域が３００ｍｍ角以上になるとｆθレンズの製造が困難になるといった欠点があり、広い領域の一括スキャンには不向きである。
【０００９】
他のスキャナミラー、たとえばポリゴンミラーとｆθレンズとの組合せによる光学的ビームスキャンでは、上記３００ｍｍ角以上の比較的広範囲でもビームスキャンは可能であるが、ビームスキャンは一軸方向に限定されるため、二軸方向のスキャンを行なう場合には他のスキャン方法、たとえば、スライドガイドなどによる機械的手段との併用が必須になり、機構的に複雑になるといった欠点を有している。
【００１０】
なお、大面積の基板に数箇所をスポット接合する場合や、長い距離を連続接合する場合などには、上記ｉａ）の機械的手段による接合箇所の移動が有効である。
【００１１】
また、上記ｉａ）のレンズ系全体を機械的手段によってスキャンする方法、または上記ｉｉ）の接合物を載置したステージをスキャンする方法によって、接合面に対して平行にスキャンする場合、被接合物に照射されるレーザ光の入射角は一定であるが、スキャナミラーとｆθレンズによる方法では、接合物に照射されるレーザ光の入射角は、必ずしも一定ではない。
【００１２】
被接合物にレーザ光を到達させるためには、レーザ光路を妨げないように装置構成要素や形状を勘案する必要があるが、これには、上述したレーザ光の接合面への入射角とレーザビーム径の考慮が不可避である。
【特許文献１】特許第２５５４９９４号公報
【特許文献２】特開平７−３３５６９７号公報
【特許文献３】特開平５−３０５４７０号公報
【特許文献４】特開２００４−１３４６５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上述した従来の接合装置では次のような問題点があった。
特許文献１に記載の方法は、単一箇所をレーザ接合する方法である。この方法を応用して複数の接合箇所を一括して押圧固定しようとしても、接合物の厚さムラや、押圧ムラ、押圧部品の精度などの要因によって、接合部を均等に押さえられず、接合部材間に空隙ができるので、レーザ接合不良が発生する。このような課題を解決するために、特許文献２〜４に記載の方法など、主として金属バネを押圧部材に具備する方法が提案されている。
【００１４】
すなわち、特許文献２に記載の方法では、複数の接合箇所をソリッドな押圧部材（特許文献２の図３，図４，図５）あるいはコイルバネ（特許文献２の図６）によって押圧固定している。また、特許文献３の記載の方法においても、複数の接合箇所をコイルバネによって押圧固定している。さらに、特許文献４に記載の方法では、複数の接合箇所を板バネもしくは押さえピンによって押圧固定している。
【００１５】
しかしながら、特許文献２〜４に記載の発明では、いずれもレーザ光路を妨げないような形状の押圧部材を用いているが、これらの方法は、いずれも極めて限定された接合対象物に対して有効な方法であったり、極めて限定されたレーザ光路に対して、その光路を妨げない形状になっているだけである。
【００１６】
具体的には、これらの文献に記載の方法は、コイルバネや板バネを使用するものであるため、平面方向あるいは垂直(高さ)方向にバネ部品を設置するための空間が必要である。このため、接合対象物が異なると、レーザ光路を妨げないように押さえ部品を配設することが極めて困難になる。たとえば、特許文献２の方法を特許文献３や特許文献４に記載の方法に適用することが極めて困難である。
【００１７】
さらに具体的には、特許文献２に記載の方法は、ＴＡＢフィルムキャリアの複数のリードと、実装基板とを接合するために、鉛直上方からレーザ光を照射する方法であって、高々数１０ｍｍ角の領域に存在する多数のリードを接合する方法である。この数１０ｍｍ角の領域の鉛直上方部に空間を設けさえすれば、レーザ光路を妨げないようにすることが可能になる。したがって、特許文献２の図２，図３，図４に示すような平面方向に広がる押圧部材や、特許文献２の図６に示すような高さの制約をほとんど考慮しなくてよいスプリング等の弾性手段による押圧部材を採用できるのである。
【００１８】
特許文献３に記載の方法は、板バネと基板とを接合するために、基板に対して斜方向から２つのレーザ光を照射する方法である。ここで、押圧部材の配置は、限られた数のレーザ光路を妨げないようにするだけであるから、このような方法が採用できるのである。
【００１９】
特許文献４に記載の方法は、太陽電池セルと、インターコネクタとを接合するために、基板に対して鉛直上方から２つのレーザ光を照射する方法である。太陽電池セルの電極が２列に限定されているために、特許文献４に記載のような平面方向に広がる板バネ状の押圧部材を採用できるのである。すなわち、もし電極が３列以上レイアウトされていれば、このような押圧部材の採用が極めて困難である。
【００２０】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、複数の接合箇所を接合する際に、被接合物どうしを均一に密着固定するとともに、押圧部材の構造をコンパクトにすることによって、被接合物の形状や寸法が限定されることのない接合装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明に係る接合装置は、被接合物どうしを押圧固定しながら複数の接合箇所を接合する接合装置であって、被接合物が載置されるテーブルと、複数の接合箇所に対応する位置に開口部を有し、テーブルに被接合物を押圧可能な押圧部材とを備え、押圧部材は、ベースプレートと、ベースプレートにおける複数の接合箇所に対応する位置に固定され、被接合物の接合時に該被接合物に当接する複数の押さえ部材と、ベースプレートと押さえ部材との間に間隙を形成するようにベースプレートと押さえ部材との間に介在するスペーサ部材とを含み、押さえ部材は、被接合物を押圧する際の荷重に対して弾性変形する弾性体を含む。
【００２２】
上記構成によれば、被接合物に当接する複数の押さえ部材が弾性変形することにより、被接合物の凹凸を吸収して、複数の接合箇所を均一に密着固定することができる。また、接合箇所の近傍のみを選択的に押圧するとともに、押圧部材の全高を低くできるので、接合部に到達する加熱源の経路が押圧部材によって妨げられることが抑制され、良好な接合を確実に行うことができる。
【００２３】
好ましくは、上記接合装置は、レーザ光源をさらに備え、押圧部材の開口部を通過したレーザ光源からのレーザ光を用いて被接合物の接合を行なう。これにより、加熱源としてレーザ光を用いることができるので、良好なレーザ接合を確実に行なうことができる。
【００２４】
好ましくは、上記接合装置において、レーザ光は、被接合物における接合部に対して斜め方向から入射する。これにより、より効率的にレーザ接合を行なうことができる。
【００２５】
好ましくは、上記接合装置において、押さえ部材は、レーザ光を透過する性質を有する。これにより、接合部に照射されたレーザ光の反射や散乱による押圧部材の損傷や熱影響（熱変形など）を避けることができる。
【００２６】
好ましくは、上記接合装置において、ベースプレートとスペーサ部材とを一体で形成する。これにより、部品点数を削減することができる。
【００２７】
好ましくは、上記接合装置において、ベースプレートは、被接合物を押圧する際の荷重に対して非変形状態を維持可能な剛性を有する。これにより、押さえ部材を容易に弾性変形させて被接合物の凹凸を吸収することができる。
【００２８】
１つの局面では、上記接合装置において、押さえ部材は、フランジ部と、該フランジ部から被接合物側に突出する筒状部とを有する。接合装置は、フランジ部をスペーサ部材を介してベースプレートに固定する固定部材をさらに備える。
【００２９】
他の局面では、上記接合装置において、押さえ部材は、開口を有するキャップ状部材である。接合装置は、キャップ状部材の頂上の一部をスペーサ部材を介してベースプレートに固定する固定部材をさらに備える。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、複数の接合箇所を接合する際に、被接合物どうしを均一に密着固定するとともに、押圧部材の構造をコンパクトにすることによって、被接合物の形状や寸法が限定されることのない接合装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。
【００３２】
なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下に複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の構成を適宜組合わせることは、当初から予定されている。
【００３３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る接合装置の全体構成を示す図である。図１を参照して、本実施の形態に係る接合装置は、レーザ発振器１０と、ステージ２０と、光学機構３０と、押圧部材４０と、昇降機構５０とを含む。
【００３４】
レーザ発振器１０は、加熱源としてのレーザ光を発生させるものである。レーザ発振器１０から放射されたレーザ光は、光ファイバ１１を通じて光学機構３０に達する。ステージ２０上には、被接合物１が載置されている。ステージ２０および光学機構３０は、レーザ発振器１０から放射されたレーザ光と被接合物１とが相対的に移動可能となるように構成されている。また、光学機構３０は、コリメータ３１と、ガルバノスキャナミラー３２と、ｆθレンズ３３とを含む。押圧部材４０は、被接合物１の接合時に被接合物１を押圧するものである。昇降機構５０は、押圧部材４０を昇降させる。
【００３５】
光ファイバ１１の端面から出射したレーザ光は、光ファイバの開口数で決まる所定の発散角を有しているため、これをコリメータ３１で平行光にする。さらに、ガルバノスキャナミラー３２とｆθレンズ３３とによって、照射対象物（図１の場合は被接合物１）上の照射位置とビーム径が決定される。ガルバノスキャナミラー３２は、直交する２軸のビームスキャンが可能なように構成され、照射対象物がレンズ系の焦点位置にあるとき、
ｈ＝ｆ×θ
（ただし、ｈ：像高，ｆ：レンズ焦点距離，θ：レンズへの光線入射角）
を満たす位置にレーザ光が照射される。
【００３６】
また、レンズ系の焦点位置におけるビーム径は次式で表される。
ｄ０ｆ＝（ｆ／ｆｃ）×ｄｋ
ただし、
ｄ０ｆ：焦点位置におけるビーム径
ｆ：ｆθレンズ３３の焦点距離
ｆｃ：コリメータ３１の焦点距離
ｄｋ：光ファイバ１１のコア径
なお、ｆθレンズ系を像側テレセントリックな構成とすれば、被接合物１に垂直にレーザビームが入射するが、照射領域を広げるにはｆθレンズ径を照射領域よりも大きくする必要があり、レンズが大口径化するためレンズの設計製造が難しくなる。図１においては、ｆθレンズ系を非テレセントリックな構成としており、レーザ光は斜め方向から所定の入射角で被接合物１に照射される。
【００３７】
また、図１においては、ガルバノスキャナミラー３２とｆθレンズ３３との組合せによってビームスキャンする方法について記載しているが、ポリゴンスキャナミラーとｆθレンズの組合せによっても同様のビームスキャンが可能であるし、ビームスキャンをＸＹステージなどの機械的手段（すなわち、ステージ２０をＸ，Ｙ方向に動かす。）によって行なうことも可能である。
【００３８】
なお、レーザ発振器１０としては、近赤外域（０．７〜２．５μｍ）の波長を有するＹＡＧレーザなどの固体レーザ、半導体レーザ、ディスクレーザ、ファイバーレーザなどが好適に用いられる。
【００３９】
被接合物１は、ステージ２０上に、たとえば真空吸着などによって設置される。レーザ接合においては、重ねて配置された複数の被接合物１どうしを密着固定する必要があり、ステージ２０上に設置された被接合物１は、押圧部材４０によって押圧固定するように構成されている。押圧部材４０は、空圧や油圧など駆動源とスライドガイドなどで構成された上下動が可能な昇降機構５０に固定されており、被接合物１に圧力を作用させて、複数の被接合物１どうしを密着固定可能なように構成されている。
【００４０】
図２は、図１に示される接合装置における押圧部材４０を示す断面図である。図３は、押圧部材４０の分解斜視図である。図２，図３を参照して、押圧部材４０は、ベースプレート４１と、複数のスペーサ部材４２と、複数の押さえ部材４３と、複数の固定部材４４とを含む。ベースプレート４１には、レーザ光が通過可能となるように複数の穴部が形成されている。スペーサ部材４２と、押さえ部材４３と、固定部材４４とは、ベースプレート４１の窓明け部に取付け可能なように構成され、ベースプレート４１と同様にレーザ光が通過可能となるように穴部が形成されている。
【００４１】
より具体的には、押さえ部材４３は、レーザ光を通過させる開口部４３１と、フランジ部４３２と、フランジ部４３２から被接合物１側に突出する筒状部４３３とを含む。固定部材４４によってフランジ部４３２をベースプレート４１に固定することによって押さえ部材４３がベースプレート４１に固定される。すなわち、図３（分解斜視図）に示すように、ベースプレート４１の下面側に、リング状のスペーサ部材４２と、押さえ部材４３とが配設され、固定部材４４によって、たとえばボルト（図示せず）などを用いてスペーサ部材４２および押さえ部材４３をベースプレート４１に固定する。
【００４２】
押圧部材４０を構成する部品のうち、ベースプレート４１、スペーサ部材４２、固定部材４４は、昇降機構５０によって押圧部材４０に作用する圧力に対して変形しない剛体となるように、非弾性体で構成される。これに対し、押さえ部材４３は、上記圧力に対して変形するように、弾性体で構成されている。このように、押さえ部材４３を弾性体で構成する利点としては、たとえば、被接合物１の傷付きや、割れ、欠けなどの損傷を防止できることが挙げられる。
【００４３】
図４は、図１に示される接合装置を用いた接合プロセスを説明する図である。図４（ａ）を参照して、基板３上に半田めっき層４および電極５が形成されている。この電極部分に配線材２を当接させ、さらに配線材２に押さえ部材４３が当接するように、基板３、配線材２、および押圧部材４０を位置決めする。この状態で、昇降機構５０（図１を参照）によって押圧部材４０に圧力を作用させる。昇降機構５０による圧力が作用すると、図４（ｂ）に示すように、配線材２は、半田めっき層４と電極５とを含む基板面に密着固定される。他方、押さえ部材４３は、フランジ部４３２の一部のみが固定されており、この固定部分を支点として、フランジ部４３２にたわみが生じる。さらに圧力を増加させると、円筒部分４３３に圧縮変形や座屈変形が生じる。このように、押圧部材４０における押さえ部材４３を変形可能に構成することによって、基板３の凹凸やうねり、半田めっき層４の厚みのバラツキ、配線材２の厚みのバラツキ、押圧ムラなどが生じていても、複数の接合箇所すべてにおいて、配線材２と半田めっき層４とを隙間なく密着させることが可能になる。この状態でレーザを照射すれば、配線材２から半田めっき層４を介して電極５へと熱が伝わり、良好な半田付けが可能になる。もし、配線材２と半田めっき層４との間に隙間が生じた場合には、配線材２だけにレーザ光による熱エネルギーが蓄積され、半田付け不良が発生することが懸念される。
【００４４】
なお、図２〜図４に示すベースプレート４１におけるレーザ光の通過部分には、テーパ状の穴が形成されているが、これは、レーザ光の入射角とビーム径とを考慮した角度と直径とで形成されるものである。
【００４５】
以上のような構成にすることによって、押圧部材４０は、コンパクトに構成される。具体的には、
１）狭ピッチでの接合が可能になる。
２）押圧部材の全高を低くできる。
【００４６】
これによって、レーザ光が斜入射するような光学手段を採用しても、被接合物１にレーザ光が到達する前にレーザ光路を妨げない。
【００４７】
図５は、本実施の形態に係る接合装置による接合プロセスと、比較例に係る接合装置による接合プロセスとの違いについて説明する図である。図５（ａ）は、本実施の形態に係る押圧部材４０の構造であり、ベースプレート４１、スペーサ部材４２、および固定部材４４は、昇降機構５０（図１参照）による圧力で変形しない材料で構成され、押さえ部材４３は、昇降機構５０による圧力で弾性変形する材料、たとえばエラストマで構成されている。一方、図５（ｂ）は、比較例（その１）に係る押圧部材を示したものであり、ベースプレート４１Ａ、押さえ部材４４Ａ、および固定部材４３Ａは、昇降機構５０による圧力で変形しない材料で構成され、スペーサ部材４２Ａは、昇降機構５０による圧力で弾性変形する材料、たとえばエラストマで構成されている。また、図５（ｃ）は、比較例（その２）に係る押圧部材を示したものであり、昇降機構５０による圧力で変形しないベースプレート４１Ｂと、昇降機構５０による圧力で弾性変形するエラストマなどの材料で構成された押さえ部材４３Ｂとで構成されている。
【００４８】
昇降機構５０による圧力を加えたとき、図５（ａ）の場合は、エラストマ（押さえ部材４３）のフランジ部に曲げ変形が発生するのに対して、図５（ｂ），（ｃ）の場合は、単に圧縮変形によってエラストマが変形するだけである。したがって、図５（ａ）の場合は、比較例に係る図５（ｂ），（ｃ）の場合と比較して、同じ圧力でもエラストマを大きく変形させることができる。
【００４９】
前述した通り、被接合物１の凹凸やうねり、押圧部材４０の圧力分布などが生じていても、複数の接合箇所すべてにおいて被接合物１どうしを密着固定する必要があるが、図５（ａ）に示す本実施の形態の構成によれば、比較例に係る構成と比べて、小さい押圧力で凹凸を吸収できたり、同じ押圧でも吸収できる凹凸を大きくすることが可能になる。
【００５０】
図６は、本実施の形態に係る接合装置による接合プロセスと、比較例に係る接合装置による接合プロセスとによる押圧部材の変形量の違いについて説明する図である。
【００５１】
本実施の形態に係る構成の場合、図６（ａ）に示すように、穴明き薄板円盤の曲げ変形でモデル化できて、その変形量Ｗｍａｘは［数１］に示すとおりとなる。
【００５２】
【数１】
2010000523.tif 000003
【００５３】
ただし、
α：係数
Ｐ：荷重（ｋｇ）
Ｅ：ヤング率（ＭＰａ）
である。
【００５４】
一方、比較例に係る構成の場合、図６（ｂ）に示すように、穴明き円盤の圧縮変形でモデル化できて、その変形量Ｗｍａｘは、［数２］に示すとおりとなる。
【００５５】
【数２】
2010000523.tif 000004
【００５６】
ただし、
Ｐ：荷重（ｋｇ）
Ｅ：ヤング率（ＭＰａ）
Ｓ：断面積（ｍｍ2）
である。
なお、図６（ａ），（ｂ）および［数１］，［数２］にあらわれるパラメータの具体値の一例は、たとえば、
α：約０．０１５（ｄ３／ｄ２＝１．３３）
ｄ１：１０ｍｍ
ｄ２：６ｍｍ
ｄ３：８ｍｍ
ｔ：１ｍｍ
である（参考  『現代材料力学（平修二監修、オーム社発行）の２２９〜２３１頁）。
【００５７】
上記具体値の一例を採用して図６（ａ），（ｂ）の変形量を比較する。図６（ａ）［すなわち図５（ａ）］に係る構成の変形量Ｗ１と、図６（ｂ）［すなわち図５（ｂ），（ｃ）］に係る構成の変形量Ｗ２は、それぞれ次のようになる。
【００５８】
Ｗ１＝０．０１５×（８／２）2×（Ｐ／Ｅ）＝０．２４×（Ｐ／Ｅ）
Ｗ２＝１／［π（８／２）2−π（６／２）2］×（Ｐ／Ｅ）＝０．０３５×（Ｐ／Ｅ）
したがって、同一寸法、同一弾性率の部材を用いた場合、図５（ａ）に係る構成では、図５（ｂ），（ｃ）に係る構成に対して、同一圧力で約６．８倍の変位量を得ることができる。これによって、被接合物１の厚さムラや、押圧ムラなどがあっても、被接合物１どうしの密着が良好になるため、レーザ接合の品質向上と歩留まり向上が可能となる。
【００５９】
上記とは異なる観点では、図５（ａ）に係る構成では、図５（ｂ），（ｃ）に係る構成に対して、同一寸法、同一弾性率の部材を用いた場合に同一の変位量を得るための圧力が、０．１５倍になった。したがって、図５（ａ）に係る構成によれば、被接合物１の傷付きや破損を低減でき、レーザ接合の品質向上が可能となる。
【００６０】
次に、図７を用いて、反射光の影響について説明する。図７を参照して、矢印ＤＲ１方向に入射したレーザ光の照射中に被接合物１の表面で反射、散乱した光は、押さえ部材４３の内壁の一部に照射される。このとき、押さえ部材４３がレーザ吸収材で構成されている場合には、押さえ部材４３の温度が上昇し、熱変形や熱的損傷が生じる。このため、押さえ部材４３はレーザ光を透過する材材で構成することが好ましい。押さえ部材４３の内壁を透過したレーザ光は、さらに反射、散乱を繰り返すことになるため、特定部位の熱変形や熱的損傷が回避可能になる。一般に、エラストマはレーザ吸収性を有するものが多いが、シリコン系樹脂は可視〜近赤外域の光透過性が高いため、押さえ部材４３として好適に用いることができる。シリコンは７００ｎｍから１６００ｎｍの光に対して、約９０％の透過率を有している。
【００６１】
図８は、押圧部材４０の変形例を示す断面図である。図８に示すように、ベースプレート４１とスペーサ部材４２を一体的に構成してもよい。このような構成とすることによって部品点数が削減できる。
【００６２】
本実施の形態のように、複数の接合箇所をレーザ接合する場合の必須要件として、
・複数の接合箇所を均一に密着固定する、
・上記密着固定のための部材等、接合装置を構成する部材がレーザ光路を妨げないようする、
ことが挙げられる。さらに、上記に加えて、多様な被接合物に対して有効な接合方法とするには、
・上記密着固定のための部材をコンパクトにする、
・接合物の傷付きや損傷を抑制する、
ことが必要になる。
【００６３】
したがって、本実施の形態のように複数の接合箇所をレーザ接合する接合装置においては、
１．押圧部材４０が弾性手段を含む、
２．押圧部材４０の全高を低くするとともに、弾性変形量が極力大きくなるように構成する、
３．押圧部材４０は接合箇所の近傍のみを押圧する構造とする、
という３つの条件を全て満たすことが必要である。
【００６４】
これに対し、本実施の形態に係る接合装置では、昇降機構５０による圧力により弾性変形可能な押さえ部材４３を設けることにより、押圧部材４０に弾性手段を付与している。また、図５，図６を用いて説明したように、押圧部材４０の全高を低くするとともに、弾性変形量が極力大きくなるように構成することが可能である。また、接合箇所に対応した位置に選択的に押さえ部材４３を設けることにより、接合箇所の近傍のみを押圧する構造とすることも可能である。
【００６５】
本実施の形態によれば、上述のように、被接合物１に当接する複数の押さえ部材４３が弾性変形することにより、被接合物１の凹凸を吸収して、複数の接合箇所を均一に密着固定することができる。また、接合箇所の近傍のみを選択的に押圧するとともに、押圧部材４０の全高を低くできるので、接合部に到達するレーザ光が押圧部材４０によって妨げられることが抑制され、良好な接合を確実に行なうことができる。
【００６６】
上述した内容について要約すると、以下のようになる。すなわち、本実施の形態に係る接合装置は、被接合物どうし（たとえば配線材２および基板３）を押圧固定しながら複数の接合箇所を接合する接合装置であって、レーザ光源１０と、被接合物１が載置されるテーブル２０と、複数の接合箇所に対応する位置に開口部を有し、テーブル２０に被接合物１を押圧可能な押圧部材４０とを備える。接合装置は、押圧部材４０の開口部を通過したレーザ光源１０からのレーザ光を用いて被接合物１の接合を行なう。
【００６７】
押圧部材４０は、ベースプレート４１と、スペーサ部材４２と、ベースプレート４１における複数の接合箇所に対応する位置に固定され、被接合物１の接合時に該被接合物１に当接する複数の押さえ部材４３と、押さえ部材４３の頂部をスペーサ部材４２を介してベースプレート４１に固定する固定部材４４とを含む。
【００６８】
ベースプレート４１は、被接合物１を押圧する際の荷重に対して非変形状態を維持可能な剛性を有する。スペーサ部材４２は、ベースプレート４１と押さえ部材４３との間に間隙４３４を形成するようにベースプレート４１と押さえ部材４３との間に介在する。押さえ部材４３は、被接合物１を押圧する際の荷重に対して弾性変形する弾性体を含む。なお、押さえ部材４３は、レーザ光を通過させる「レーザ通過部」としての開口４３１を有する。
【００６９】
より具体的には、押さえ部材４３は、フランジ部４３２と、フランジ部４３２から被接合物１側に突出する筒状部４３３とを有している。固定部材４４は、フランジ部４３２をスペーサ部材４２を介してベースプレート４１に固定する。
【００７０】
なお、本実施の形態では、加熱手段としてレーザ発振器１０を用いた例について説明したが、加熱源はレーザ光に限定されるものではなく、赤外光、ハロゲン光等の熱線照射や熱風噴射、または半田ゴテ押し付け等の加熱手段を本発明に適用することも可能である。
【００７１】
（実施の形態２）
図９は、実施の形態２に係る接合装置の部分断面図である。図９を参照して、本実施の形態に係る接合装置は、基本的には実施の形態１に係る接合装置と同様の構造を有するが、押さえ部材４３の形状を、穴明きキャップ状（実施の形態１ではフランジ付き円筒形状）とした点を特徴とする。すなわち、本実施の形態において、押さえ部材４３は、開口を有するキャップ状部材であり、固定部材４４は、上記キャップ状部材の頂上の一部をスペーサ部材４２を介してベースプレート４１に固定している。
【００７２】
なお、その他の構成や作用については、実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【００７３】
（実施の形態３）
図１０は、実施の形態３に係る接合装置を示す分解斜視図である。図１０を参照して、本実施の形態に係る接合装置は、基本的には実施の形態１に係る接合装置と同様の構造を有するが、ベースプレート４１、スペーサ部材４２、押さえ部材４３および固定部材４４に形成される穴部を角穴形状（実施の形態１では丸穴形状）とした点を特徴とする。
【００７４】
なお、その他の構成や作用については、実施の形態１，２と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【００７５】
（実施の形態４）
図１１は、実施の形態４に係る接合装置を示す分解斜視図である。図１１を参照して、本実施の形態に係る接合装置は、基本的には実施の形態３に係る接合装置と同様の構造を有するが、１つの開口部に取り付けられる押さえ部材４３を分割された複数の部材から構成（実施の形態１〜３では一体の部材から構成）した点を特徴とする。
【００７６】
なお、その他の構成や作用については、実施の形態１〜３と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【００７７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る接合装置の全体構成を示す図である。
【図２】図１に示される接合装置における押圧部材を示す断面図である。
【図３】図１に示される接合装置における押圧部材の分解斜視図である。
【図４】図１に示される接合装置を用いた接合プロセスを説明する図である。
【図５】図１に示される接合装置による接合プロセスと、比較例に係る接合装置による接合プロセスとの違いについて説明する図である。
【図６】図１に示される接合装置による接合プロセスと、比較例に係る接合装置による接合プロセスとによる押圧部材の変形量の違いについて説明する図である。
【図７】反射光の影響について説明する図である。
【図８】図２に示す押圧部材の変形例を示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る接合装置の部分断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る接合装置を示す分解斜視図である。
【図１１】本発明の実施の形態４に係る接合装置を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００７９】
１  被接合物、２  配線材、３  基板、４  半田めっき層、５  電極、１０  レーザ発振器、１１  光ファイバ、２０  ステージ、３０  光学機構、３１  コリメータ、３２  ガルバノスキャナミラー、３３  ｆθレンズ、４０  押圧部材、４１，４１Ａ，４１Ｂ  ベースプレート、４２，４２Ａ  スペーサ部材、４３，４３Ａ，４３Ｂ  押さえ部材、４４，４４Ａ  固定部材、５０  昇降機構、４３１  開口部、４３２  フランジ部、４３３  筒状部、４３４  間隙。
【図１】
2010000523.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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